陳姝元

（大邱大學(xué)，慶山 38453）

1 星鏈計(jì)劃概述

2015年，美國太空探索計(jì)劃公司（SpaceX）啟動了一個(gè)名為星鏈（Starlink）的太空高速互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，該項(xiàng)目計(jì)劃在2019~2027年間，以極低的成本建造出42 000顆位于340~1 300 km的三層近地軌道衛(wèi)星星座，用戶只需要一個(gè)信號接收設(shè)備，即可享受全天候、全球覆蓋、高速率、低成本的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

星鏈技術(shù)集成有其自身突出的特點(diǎn)與先發(fā)優(yōu)勢。其一，星鏈真正實(shí)現(xiàn)了全球無縫覆蓋和快速通信。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)突破了傳統(tǒng)陸地基站的固定連接模式，解決了現(xiàn)代移動通信設(shè)備依賴電磁波的問題，實(shí)現(xiàn)了星地互聯(lián)和星星互聯(lián)，從而達(dá)到全球無縫覆蓋。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)能力來看，星鏈計(jì)劃提供的網(wǎng)速已經(jīng)大大超過傳統(tǒng)光纖。其二，星鏈的發(fā)射成本低。星鏈計(jì)劃的“獵鷹9號（Falcon 9）”運(yùn)載火箭擁有全球最先進(jìn)的火箭回收技術(shù)，極大地降低了火箭的發(fā)射成本。在此之前，SpaceX每次火箭發(fā)射的費(fèi)用為6 000萬美元，且所有進(jìn)入軌道空間的火箭在發(fā)射后都會被摧毀或丟失。實(shí)現(xiàn)回收技術(shù)以后，星鏈計(jì)劃每顆衛(wèi)星的制造和發(fā)射成本已低于50萬美元。其三，星鏈計(jì)劃擁有巨大的商業(yè)價(jià)值。例如，在海事領(lǐng)域和航空領(lǐng)域，星鏈一旦被商用，會迅速改變?nèi)蚝Ｊ?、航空通信格局。星鏈?jì)劃的初衷是建立一個(gè)連點(diǎn)成線、織線成網(wǎng)的衛(wèi)星星座，為全球提供高速率、低成本的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。盡管馬斯克表示，星鏈不會取代傳統(tǒng)的地面電信網(wǎng)絡(luò)，然而在星鏈計(jì)劃的發(fā)展與美軍存在全方位、多領(lǐng)域的密切互動中，其自身具備的國際市場空間與新技術(shù)產(chǎn)業(yè)價(jià)值領(lǐng)域已經(jīng)具備極強(qiáng)的競爭力。目前，該計(jì)劃已同美國政府和軍方達(dá)成深度合作，SpaceX將星鏈的應(yīng)用范圍拓寬到了衛(wèi)星通信與傳輸、衛(wèi)星成像、遙感等服務(wù)。星鏈計(jì)劃在國防、產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈、信息主權(quán)與監(jiān)管、軌道與頻譜資源使用、太空空間利用和天文探索等方面，給國際太空安全帶來了巨大的挑戰(zhàn)，其背后依托的是美國太空安全戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)型，蘊(yùn)含的戰(zhàn)略意義不容小覷。

2 太空物聯(lián)網(wǎng)：星鏈計(jì)劃的發(fā)展與應(yīng)用

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地面環(huán)境中的應(yīng)用普及，已經(jīng)有公司將衛(wèi)星用于基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)及廣域網(wǎng)絡(luò)，如Myriota9和SpaceX Starlink。國際電信聯(lián)盟提出，信息與通信技術(shù)（ICT）的目標(biāo)已經(jīng)從人與人（H2H）之間的通信，發(fā)展到人與物（H2T）、物與物（T2T）之間的連接與交互，無所不在、無處不連通的物聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)代即將開始[1]。本文在星鏈計(jì)劃的基礎(chǔ)上，對太空物聯(lián)網(wǎng)未來應(yīng)用的推測大致如下：

2.1 智能建筑與太空建筑

在未來太空生活中智能建筑的設(shè)計(jì)與建造作為一個(gè)有趣的研究途徑，具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)和開發(fā)挑戰(zhàn)。遠(yuǎn)程控制大型機(jī)械臂進(jìn)行裝配需要大量的時(shí)間來同步操作人員的命令和動作，此方法極難實(shí)現(xiàn)，因此需要組裝任務(wù)序列的自動執(zhí)行。早在2002年，NASA就演示了一種自動組裝和拆卸8米平面結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由102個(gè)桁架單元組成，覆蓋12個(gè)面板[2]。不同類型的大型物體可以在太空中自動組裝，尤其針對一些體積過大、不能整體發(fā)射到太空中的物體。機(jī)器人自動化技術(shù)已經(jīng)在各類不同的項(xiàng)目中展開了研究，其每部分在作為傳感器節(jié)點(diǎn)的同時(shí)配備自主感知與計(jì)算能力，從而實(shí)現(xiàn)太空定位，并與其他部分連接形成大型結(jié)構(gòu)。自動組裝系統(tǒng)在小范圍內(nèi)已經(jīng)得到驗(yàn)證，可以設(shè)想在大型建筑物或車站中同樣以此方式建造。這涉及前沿信息通信技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的連接技術(shù)將越來越多地與人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)驅(qū)動的計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理能力相結(jié)合。

除了用于自動組裝部件的大型機(jī)械手臂，諸如“Teledroid”一類機(jī)器人未來可能會成群居住在空間站中幫助人類完成各項(xiàng)任務(wù)。最近關(guān)于機(jī)器人物聯(lián)網(wǎng)（IoRT）的概念，人們關(guān)注的焦點(diǎn)在于機(jī)器人協(xié)同運(yùn)作與核心連接的問題。對于此類機(jī)器人，如何利用邊緣與云計(jì)算來增強(qiáng)機(jī)器人性能，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理和維護(hù)是關(guān)鍵性問題。

2.2 行星移民

近年間，NASA已經(jīng)要求諾基亞在月球上建立4G網(wǎng)絡(luò)，雖然處于計(jì)劃階段，卻已然映射出在其他星球上建設(shè)、發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施的新視野，其中包括傳感器網(wǎng)絡(luò)、定位導(dǎo)航（或本地化）的基礎(chǔ)設(shè)施和人類居住必需的數(shù)據(jù)通信等。目前，其他行星上并沒有定位系統(tǒng)，但可以通過行星探測器的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和圖像比較進(jìn)行定位導(dǎo)航，或使用探測器本身的傳感器來跟蹤車輛的運(yùn)動，也有相關(guān)研究人員提出基于天線陣列的參考站等方法。

目前，對于行星宜居的探索仍然是一個(gè)懸而未決的問題。馬斯克認(rèn)為，2060年人類將可以在火星上生存，這需要大量研究的支持。根據(jù)近期《科學(xué)報(bào)告》的數(shù)學(xué)模型[3]估計(jì)，考慮到人類需要工作和生產(chǎn)電力、水源和氧氣等生存所需的條件，因此需要至少110人的群體協(xié)同工作并得到技術(shù)支持。以當(dāng)下的科技水平想要在一個(gè)新的星球上從零開始，仍然存在許多問題。目前，實(shí)驗(yàn)生物再生站（EBIOS）已經(jīng)開始在地球上模擬人類在火星的生存。除技術(shù)問題外，在新的星球上生存的人類文明、道德倫理以及社會和心理因素等問題仍非常值得關(guān)注。展望未來，人類終將走出地球，火星或許不會成為人類永恒的居所，卻是人類太空旅程中重要的一步。

2.3 太空軍事體系

隨著5G技術(shù)的發(fā)展以及對6G技術(shù)的探討，人類社會的網(wǎng)絡(luò)空間不斷向外拓展。太空物聯(lián)網(wǎng)作為一項(xiàng)新的突破，由于當(dāng)前世界網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)雜嚴(yán)峻，圍繞網(wǎng)絡(luò)信息安全和國際治理的討論陷入了長時(shí)間的停滯。星鏈的出現(xiàn)使傳播信道發(fā)生變革，同時(shí)也給國際安全與太空治理方面帶來了新的挑戰(zhàn)。

星鏈計(jì)劃的產(chǎn)生和發(fā)展，與美國太空安全戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的需求十分契合。SpaceX在獲得美國政府和軍方的扶持后，參與了美國軍方多個(gè)領(lǐng)域的合作研發(fā)。美國空軍的全球閃電計(jì)劃（Global Lightning Program）于2018年初獲得SpaceX公司2 800萬美元的資助，并進(jìn)行項(xiàng)目測試。此項(xiàng)目在星鏈系統(tǒng)最初兩顆測試衛(wèi)星的輔助下，將無線電波發(fā)射到美軍C-12型軍用運(yùn)輸機(jī)所搭載的終端，其610 Mbps的傳輸速率是當(dāng)時(shí)美軍戰(zhàn)區(qū)所需最低傳輸速率的102倍，擁有非?？捎^的進(jìn)一步拓展應(yīng)用的潛力。SpaceX通過美國的軍方任務(wù)、合同和技術(shù)指導(dǎo)，積極實(shí)施技術(shù)共享和研發(fā)合作，并利用美國中小科技企業(yè)的創(chuàng)新能力，從成功發(fā)展的民營企業(yè)中獲取高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品。這種新的混合式“軍民融合”體制使SpaceX在短時(shí)間內(nèi)取得巨大突破，同時(shí)也成為造就今日美國航天產(chǎn)業(yè)走向良性健康持續(xù)發(fā)展的根本原因[4]。

3 現(xiàn)代科學(xué)困境下的理性啟蒙

SpcaeX與NASA首度合作的載人龍飛船成功在墨西哥灣降落，實(shí)現(xiàn)星際旅行的“星艦”計(jì)劃也在推進(jìn)，此外，馬斯克還始終致力于腦機(jī)接口和人工智能的技術(shù)研發(fā)和商業(yè)布局。從宏觀的宇宙探索到微觀的腦神經(jīng)科學(xué)，以馬斯克為代表的研究者們正沿著兩個(gè)看似背離的方向探尋其模糊的邊界。馬斯克提出的“矩陣模擬假說”認(rèn)為，我們身處的現(xiàn)實(shí)世界是由更高維度的“計(jì)算機(jī)”模擬而成。這一思想假說并非近代科學(xué)的產(chǎn)物，可一直追溯到古希臘和先秦時(shí)期。人類正是由此開啟了認(rèn)識世界的大門。

“可以言論者，物之粗也；可以意致者，物之精也；言之所不能論，意之所不能察致者，不期精粗焉[5]”。此中所講“精”和“粗”，都是限于有形跡的東西，也就是客觀現(xiàn)象；“意之所不能察致”的至精無形之物，已經(jīng)由感官可見的宏觀世界深入到無法察致的微觀世界。與此同時(shí)，古希臘哲學(xué)的開山鼻祖畢達(dá)哥拉斯學(xué)派中有一群“有著哲學(xué)思維的科學(xué)家”，他們并沒有止步于對一般現(xiàn)象的描述和普遍規(guī)律的探尋，而是要在這個(gè)混亂的世界中尋找它的本原。他們認(rèn)為數(shù)即是萬物的本原，宇宙中首先有了極微小的數(shù)，才有了幾何學(xué)中的第一個(gè)點(diǎn)，因而生出二維的線、面以及三維的體。萬物都依照數(shù)的原則，以一定數(shù)量的比例規(guī)律而構(gòu)成了和諧的宇宙系統(tǒng)，正如我們通過計(jì)算機(jī)的數(shù)字技術(shù)來模擬現(xiàn)實(shí)世界從而制造出一個(gè)全新的元宇宙數(shù)字世界。

從理論上，如果人類的實(shí)驗(yàn)精度一直無法追尋到物理世界最小的空間尺度（即最小的數(shù)），人們就無法徹底弄清宏觀與微觀、真實(shí)與虛擬的邊界。人類理智的概念世界是“客觀、不變和真實(shí)的”，而感覺的經(jīng)驗(yàn)世界卻是“抽象、變化和虛擬的”。自人的生命之靈住進(jìn)身體的一剎那起，人類才初次有了“物”的概念：“透過軀殼的七孔向外望去，生命由緊張而松弛，空間遂展開于‘我’之前，物體遂展開于‘我’之前，就在這一瞬間，是物之始，亦是知之始[6]”，感官所得為物，時(shí)空則出于理智推計(jì)。而那些原本僅僅由神經(jīng)元放電所難以產(chǎn)生的東西奇跡般地涌現(xiàn)出來，那就是人們的意識。盡管數(shù)字宇宙的假說難以被證偽，但人卻因意識的存在而天然擁有突破邊界、跳出有限系統(tǒng)與宇宙合而為一的潛力?！段鞑渴澜纭分械臋C(jī)器人覺醒于人類的情感，而人類則可覺醒于生活、藝術(shù)與哲學(xué)。

而人腦背后的意識——那接通宇宙天地的神秘力量究竟是何物？這是人類歷史上偉大的提問者們從未解開的難題?？茖W(xué)無法回答的問題，只好訴諸藝術(shù)與哲學(xué)。并不是說藝術(shù)和哲學(xué)最終就可以解決，而是這種問題沒有人可以回答，但藝術(shù)和哲學(xué)在嘗試回答的過程中自然化解了問題。在永恒的膠著和爭執(zhí)中，永遠(yuǎn)有一股蒸騰向上的氣。也正因?yàn)闆]有最后的結(jié)論，因此永遠(yuǎn)都有希望，永遠(yuǎn)都飽含生命力。也正是在這不斷地追問和回答中，人們的靈魂得到了安頓。

4 結(jié)束語

宇宙和大腦，是人類路漫漫其修遠(yuǎn)、不斷上下求索的兩大終極科學(xué)。隨著前沿科技的成熟，一方面將火星移民、太空探索以及元宇宙等曾被認(rèn)為是未來主義的想法變?yōu)榭赡?，對此國際社會更應(yīng)從其政治、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多方面著手，對其進(jìn)行規(guī)范和治理。另一方面，腦科學(xué)領(lǐng)域也進(jìn)入了前所未有的高速發(fā)展期。而人類作為宇宙搭車客，站在大腦的懸崖眺望未知。面對即將到來的智能時(shí)代，若想從“數(shù)字矩陣”的全面捆綁中脫離出來，則需要踏上一條反其道而行的向心之路?！?/p>